JPS6338762A - 歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高負荷トルクが要求される歯車装置の改良に
関する。

［従来の技術］ 高負荷トルクが要求される歯車装置、例えば減速比を大
きくした高負荷トルク用のウオームギアにおいては、噛
合頻度の高いウオームの方を、摩耗が少なく、かつ、強
度の高い材料のものとされる。すなわち、一般には、硬
い材料である鉄系合金、特に、焼入れを行なうことによ
り高い硬度が得られる含炭素鉄系合金の鋼が、多く用い
られている。

一方、噛合頻度の低いウオームホイールは５ウオームよ
りも噛合頻度が減速比だけ低いため、ウオームに比較し
て、軟かい材料で十分であり、また、共金と称される同
一金属同士の摩擦による摩擦係数の増大を防ぐ上からも
、ウオームとは異なる金属が選ばれる。一般には、騒音
を抑止する見地からも、ウオームホイールには、軟材で
ある銅系合金もしくは鋳鉄が用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ ウオームに鋼を、ウオームホイールにブロンズ（鋼合金
）を用いた従来のウオームギアでは、材料の有する強度
に耐えるよりもはるかに低い負荷で、歯部に焼き付きが
発生し、ウオームホイールのブロンズがウオームの歯面
に付着して、噛合効率を極度に低下させるとともに、ウ
オームホイールの歯山を短期間で摩滅してしまうという
問題点がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明においては、高い面圧下で噛合し、噛合部の発熱
によって、当該噛合部の歯部を溶融するおそれのある複
数の歯車からなる歯車装置において、複数の歯車の中、
噛合頻度の高い方の歯車の歯面を、噛合頻度の低い方の
歯車の歯に比して、低温度で溶融する金属で形成するこ
とにより、上述の問題点を解決する。

［実施例］ 図は本発明を適用した弁開閉用のウオームギアの例を示
すものである。

ウオームホイール（１）は、出力１７４回転分（９０’
　）の歯部（１ａ）とボス（１ｂ）を一体的にダクタイ
ル鋳鉄（ＦＣＤ４５）材をもって訪造され、ボス（１ｂ
）は、ケーシング（２）に回転自在に枢支されている。

ウオーム（３）は、アルミニュームブロンズ（ＡＩ２Ｂ
Ｃ３）材からなるスリーブ（３ａ）の中央部外周に、螺
旋状の歯（３ｂ）を刻設ししたもので、入力回転軸（４
）に嵌挿されている。

歯（３ａ）から突出するスリーブ（３ａ）の両端部（３
ｂ）（３ｂ）には、入力回転軸（４）を貫くスプリング
ノックピン（５）（５）が挿入され、これにより、ウオ
ーム（３）と入力回転軸（４）は、回転不能に結合され
ている。

入力回転軸（４）は、一般的な鋼材がらなり、がつウオ
ーム（３）の両側方において、スラスト軸受（６）　（
６）とラジアル軸受（７）（７）で、ケーシング（２）
に柩支されている。

［作用コ 一般にウオームとウオームホイールの歯面接触点では、
非常に高い面圧の下で滑り運動が行われるため、局部的
に高熱を発生し、融点が低い方の金属が溶融する。

この溶融した金属は、その付近の金属に付着し・ようと
する性質があるが、この場合、低温の金属には付着せず
、高温の金属にのみ付着する傾向がある。

この現象は、ハンダ付けやロー付は作業において、ハン
ダやローを付けようとする母材を、十分に加熱しなけれ
ば、ハンダやローが母材に乗り移らないという事実によ
っても裏付けされる。

ウオームギアの場合、ウオームの噛合頻度はウオームホ
イールに比して歯数比倍多く、また、熱容量も、ウオー
ムの方が小さいため、ウオームの噛合部の温度は、ウオ
ームホイールの噛合部よりはるかに高くなる。

従って、この部分に溶融金属（ブロンズ）が存在すれば
、溶融金属は、ウオームの歯面に付着することになる。

しかし、実施例のようにウオーム（３）をアルミニュウ
ムブロンズとし、ウオームホイール（１）をダクタイル
鋳鉄とした場合、アルミニュームブロンズの融点は９８
０℃であり、かつ、ダクタイル鋳鉄の融点は１２００℃
であるため、噛合部では、アルミニュームブロンズの方
が溶融する。

この溶融したアルミニュームブロンズは、低温であるウ
オームホイール（１）の歯面に転移することはなく、そ
の母体であるウオーム（３）の歯部に留まり、焼き付き
現象が起ることはない。

このことは、上記実施例と従来例の以下に示す対比実験
の結果によっても明らかである。

［実験例］ 皮里兄　　　　　　　ウオーム　　　ウオームホイール
歯　　　数　　　　　　　　１３８ ピツチ（ＣＰＬ）　（ｍｍ）　　　　９．４２５　　　
　　　９．４２５圧力角（歯直角）　　　　　２０’　
　　　　　　　２０゜リード角　　　　　　　４’　２
８’　　　　　　　４’　２８’ピッチ円（ｍｍ）　　
　　　３８．４０６　　　　　　１１４．０００中心距
離（ｍｍ）　　　　　７６．２０３　　　　　　７６．
２０３従来型の材料 ウオーム　　　　　　　　　　　クロームモリブデン鋼
（ＭＣＭ４３５） ウオームホイール　　　　　　アルミニュームブロンズ
（，１ＢＣ３） 本発明の材料 ウオーム（３）　　　　　　　　アルミニュームブロン
ズ（ＡｆｆＢＣ３） ウオームホイール（１）　　　　ダクタイル鋳鉄（ＦＣ
Ｄ４５） 基準許容出力トルク　　　　　　　１００Ｋｇｍ／間欠
負荷テスト過負荷トルク　　　　　　　１．８０Ｋｇｍ
／間欠負荷出力軸回転数　　　　　　　　　　　１４．
２　　ｒｐｍ以上の条件による試験の結果、従来型では
、３００サイクル付近から焼き付けを発生し、順次増殖
するのに対して、本発明によるものは、１０００サイク
ルまで試験しても、焼き付けを発生する傾向はみられな
かった。

この試験からも分かるように、焼き付き現象は、一時的
な大きな負荷によって、一度に広笥囲に亘って生じるの
ではなく、むしろ、比較的に軽い負荷であっても、一度
生じた狭い範囲の焼き付は部が、駆動回数を増す毎に、
漸次増大するものである。

そのため、従来のものでは、一時的な過大負荷によって
、一度び焼き付けが生じると、その後の歯車装置の寿命
は、極端に低下した。

しかし１本発明によると、焼き付は現象を一切生じない
ので、材料が本来有する摩耗の程度で寿命が決まり、特
異な一過性の過負荷状態の有無によって、歯車装置の寿
命が左右されることはない。

［他の実施例コ 以上の実施例では、噛合頻度の高い歯を持つ歯車をウオ
ームとし、噛合頻度の低い歯を持つ歯車をウオームホイ
ールとしたが、本発明では、噛合部の発熱によって、噛
合部の歯面を溶融するような高い面圧下で滑り運動を伴
って噛合する１対の歯車装置、例えば、ラックピニオン
装置、歯数比の大きな平歯車装置等にも適用できること
は云うまでもない。

また、噛合頻度の高い歯車の歯を、アルミニュームブロ
ンズ以外のその他の銅系合金とし、噛合頻度の低い歯車
の歯を、ダクタイル鋳鉄以外のその他の鉄系合金となし
てもよい。

例えば、銅系合金を、高力黄銅、シルジン青銅、リン青
銅、黄銅、青銅等からなる群から選び、かつ、鉄系合金
を、球状黒鉛鋳鉄、ネズミ訪鉄、黒心可鍛鋳鉄、白心可
鍛鋳鉄、パーライト可鍛鋳鉄、炭素鋼、合金鋼からなる
群から選んで、実施することもできる。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明によれば、歯車の噛合部に焼き付き
現象を生じないため、歯車の歯に許容される限度までの
負荷を加えることができる。

そのため、従来と同一の歯車諸元の歯車装置であっても
、大きな負荷を加えることができ、また、同一負荷トル
クに対しては、従来のものに比して。

小型とすることができる。

また、本発明による歯車装置は、過負荷の有無によって
、歯車装置の寿命が左右されることない、

【図面の簡単な説明】

図は、本発明を適用した弁開閉用ウオームギアの一実施
例を示す中央縦断面図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）高い面圧下で噛合し、噛合部の発熱によつて、当
   該噛合部の歯面を溶融するおそれのある複数の歯車から
   なる歯車装置において、複数の歯車の中、噛合頻度の高
   い方の歯車の歯面を、噛合頻度の低い方の歯車の歯に比
   して、低温度で溶融する金属で形成したことを特徴とす
   る歯車装置。
2. （２）噛合頻度の高い歯車の歯面を銅系合金とし、噛合
   頻度の低い歯車の歯面を鉄系合金としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の歯車装置。
3. （３）銅系合金を、アルミニウムブロンズ、高力黄銅、
   シルジン青銅、リン青銅、黄銅、青銅からなる群から選
   択したことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記
   載の歯車装置。
4. （４）鉄系合金を、ダクタイル鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、ネ
   ズミ鋳鉄、黒心可鍛鋳鉄、白心可鍛鋳鉄、パーライト可
   鍛鋳鉄、炭素鋼、合金鋼からなる群から選択したことを
   特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載の歯車装置
   。
5. （５）噛合頻度の高い方の歯車をウォームとし、噛合頻
   度の低い方の歯車をウォームホィールとしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項乃至第（４）項のいず
   れかに記載の歯車装置。
6. （６）ウォームをアルミニュームブロンズとし、ウォー
   ムホィールをダクタイル鋳鉄としたことを特徴とする特
   許請求の第（５）項に記載の歯車装置。